Техническая диагностика как элемент научно-технического прогресса

Удобные для практического использования номограммы, отражающие результаты такого расчёта, приведены на рис. 10.

Рис. 10. Значения коэффициентов максимально допустимых величин стоимости единичного диагностирования е_max и периодичности его проведения м_max в зависимости от вариации рассеивания долговечности V контролируемых механизмов и коэффициента опасности их отказов k

Из них можно видеть, что для наиболее характерных вариаций рассеивания ресурса V = 0,4...0,5 в широком диапазоне значений коэффициента опасности отказов к величина практически стабилизируется на уровне 0,2, т. е. периодичность диагностирования не должна превышать 1/5 часто среднего ресурса. Данное значение удобно использовать при планировании работ по организации диагностики. Также величина E max может применяться для подбора соответствующего диагностического оборудования, как по его стоимости, так и технологичности выполнения операций (дорогое и сложное оборудование, как правило, связано с незначительными затратами времени на проведение диагностики). Дополнительным преимуществом 3-ей стратегии является то обстоятельство, что при оптимизации её режимов (периодичности контроля) суммарное количество аварийных отказов получается порядка в два раза ниже по сравнению со 2-ой стратегией, что существенно для социально значимых элементов автомобиля. Также она позволяет находить рациональные режимы даже в случае экспоненциального распределения моментов появления отказов или неисправностей, если неисправное состояние сохраняется определённый период и могут быть оценены его экономические последствия (для практических расчётов в этом случае достаточно использовать расчётные значения номограмм рис. 10 при коэффициенте вариации V = 0,7). Однако наиболее важным следует считать то обстоятельство, что только в рамках 3-ей стратегии теоретически можно перейти к перспективной одноступенчатой системе предупредительного обслуживания и ремонта на основе принудительного диагностирования, добиваясь за счёт незначительной стоимости диагностирования долговечных узлов и агрегатов снижения их рациональных режимов до значений, соответствующих наименее надёжным и критическим для технического состояния автомобиля в целом его элементов (тормозной системы или влияющих на экологическую безопасность).

Недостатками 3-ей стратегии являются: потребность в дорогом и сложном диагностическом оборудовании, преимущественное использование в рамках крупных автотранспортных организаций или кооперативной труппы более мелких предприятий с существенно более высоким уровнем организации управления (как элемент более качественной технологии обслуживания и ремонта стационарная диагностика не показала особых преимуществ и даже отвергалась вообще). Теоретическим недостатком является также невозможность полного исключения аварийных отказов для социально значащих узлов и систем автомобиля, хотя на практике технологические и организационные недостатки 2-ой стратегии приводят в значительно (даже на порядок) более худшим показателям.

В силу этого потенциальное значение будет иметь так называемая «идеальная» или 4-ая стратегия, основанная на непрерывном контроле технического состояния, осуществляемого в процессе движения средствами бортового или встроенного в автомобиль системами диагностирования.

Графическая интерпретация данной стратегии приведена на рис. 11.

Рис. 11. Графическая интерпретация 4-ой стратеги обслуживания и ремонта - по фактическому состоянию, выявляемого на основе встроенного (непрерывного) диагностирования - для отдельного элемента автомобиля, изменение состояния котрого связано с изнашиванием или постепенным накопленим неисправностей

Здесь стоимость диагностирования можно считать равной кулю, поскольку отпадает необходимость во внешнем стационарном комплексе, а за счёт непрерывности контроля исключается пропуск аварийных отказов и обеспечивается полная реализация индивидуально ресурса, заложенного заводом-изготовителем. Удельные затраты на поддержание работоспособности при этом имеют теоретически' самое минимальное значение и определяются соотношением:

во внешнем стационарном комплексе, а за счёт непрерывности контроля исключается пропуск аварийных отказов и обеспечивается полная реализация индивидуально ресурса, заложенного заводом-изготовителем. Удельные затраты на поддержание работоспособности при этом имеют теоретически' самое минимальное значение и определяются соотношением:

Данная стратегия является единственной, которая теоретически может решить социальную проблему исключения в эксплуатации аварийных отказов по системам, влияющим на безопасность движения и загрязнения окружающей среды. Кроме того, бортовая диагностика на перспективу может являться единственным доступным видом подобного контроля технического состояния для легковых автомобилей индивидуального пользования и грузовых автомобилей и автобусов, принадлежащих частным лицам.

Хотя интуитивно достоинства подобной стратегии были очевидны с самого начала появления автомобилей, её реализация практически стала возможной только в эпоху научно-технического прогресса благодаря достижениям электроники и электрических систем измерения. При этом фазу же стал очевиден такой её существенный недостаток как необходимость большого количества разнообразных по физическим принципам работы встроенных систем диагностирования для всех критических в отношении эксплуатационной надёжности элементов автомобиля (более 100), что могло сделать данную стратегию нерациональной для реализации даже на длительную перспективу. С другой стороны, высокие рекламные оценки возможности снижения затрат в сфере технической эксплуатации при переходе от 1- ой к 4-ой стратегии, который может быть потенциально осуществлён для всего автомобильного парка (в 7... 10 раз для отдельных объектов, что очевидно при сравнении выражений 1.2 и 1.6) обусловили на Западе с середины 70-ых годов 20-го столетия интенсивные работы по созданию систем встроенного диагностирования, которые реализованы в последних моделях автомобилей. Однако анализ особенностей этих автомобилей показывает, что здесь ещё далеко до широкой реализации принципов 4-ой стратегии, а их техническая эксплуатация, наоборот, стала более сложной и дорогой. Это свидетельствует о недостаточной перспективности ранее использованных простейших идей в области встроенного диагностирования и указывает на необходимость привлечения более сложных методологических подходов для решения данной проблемы, в частности рассмотренного ниже системного подхода и системного анализа.

Глава 2. Системный подход и системный анализ как общеметодологические основы решения проблем перспектив развития технической эксплуатации автомобилей на современном этапе НТП

Комплексный характер решаемых задач в настоящее время характерен практически на всех уровнях управления сложными организациями и системами современного общества. Применение традиционных методов частных решение для них в большинстве случаев уже не дает достаточного эффекта ввиду слабого учета возможных последствий от существенных связей с другими областями и участками хозяйственных и промышленно-производственных систем.

Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является использование принципов так называемого системного подхода. Хотя системный подход первоначально применен для разработки технических комплексов, последующая практика показала его большую эффективность в области хозяйственного и социального управления. Изучение_: принципов системного подхода позволит еще более расширить область его эффективного применения.

В данном разделе излагается попытка подхода к решению некоторых назревших проблем автомобильного транспорта с позиций системного подхода. В целом системные принципы позволили рассмотреть решаемые проблемы со сторон, существенно отличных от специфики первоначальных задач, что в конечном счёте оказалось достаточно полезным для дальнейших практически-прикладных разработок и реализаций.

2.1 Методологическое значение системного подхода для решения сложных проблем современности

Сущность развертываемого в настоящее время научно-технического прогресса (термин «научно-техническая революция» в последнее время считается не отвечающим сущности происходящих в области технического прогресса событиям) состоит в коренных качественных преобразованиях производительных сил. При этом научно-технический прогресс охватывает не только науку и технику, но и производство. Наука - генератор идей. Техника - их материальное, вещественное воплощение. Производство - пространство, где развертывается функционирование техники, где научно-технические достижения используются людьми для получения им необходимых материальных благ. Следует отметить, что именно взаимосвязи науки, техники и производства обуславливает принципиальное отличие современного общественного развития от предыдущих периодов. Так, даже в XIX веке наука и техника развивались параллельно, наука не оказывала влияния на технику, а ее развитие в большей мере само подталкивалось техникой. Теперь прогресс науки вызывает прогресс техники, а достижения производства в значительной степени обуславливают прогресс науки. Общеизвестно, что современная наука немыслима без сверхмощных ускорителей, электронных микроскопов, техники сверхнизких температур, космических ракет и другой экспериментальной техники, которая поставляется производством. Таким образом, процессы и науки, и техники, и производства протекают не изолированно, а объединены при помощи определенных переходных связей. Характерно также то обстоятельство, что между компонентами и связывающими процессами науки, техники и производства часто нет резких граней, они как бы "вживаются" друг в друга, образуя органическое целое.

Существенным также является то, что достижения научно-технического прогресса реализуются в социальной сфере и сфере духовного производства. Наличие таких сложных связей в современном общественном производстве обуславливает необходимость нового подхода к решению большинства общественно-хозяйственных проблем, стоящих в настоящее время. Прежде всего, это обусловлено тем, что одностороннее решение проблемы, дающее положительный эффект в какой-либо одной области, может давать еще большие отрицательные последствия в другой области и быть невыгодным для общества в целом. Ярким примером этого может служить экологическая проблема, которая возникла вследствие расширения производства с целью удовлетворения возрастающих материальных потребностей общества. Чисто механические прогнозы показывают, что дальнейший рост потреблений при сохранении эталонов⁵ качества сегодняшнего дня приведет к тому, что через половину столетия атмосфера, природа и ресурсы нашей планеты окажутся уже непригодными для жизни человеческого общества; Таким образом, решение задач повышения материального уровня жизни общества сегодняшнего дня должны проводится с учетом сохранения, восстановления и даже улучшения природной среды. Аналогичные ситуации характерны для решения большого числа задач более узкого профиля.

Однако, возможность получения ошибок из-за недостаточного учета множественных связей в настоящее время также возросла Это связано с тем, что, как правило, решение основных проблем невозможно в короткие периоды даже при условии неограниченных материальных и трудовых затрат, и требует достаточного большего времени. Ярким примером является проблема освоения космического пространства.

Естественно, что при длительном планировании трудно учесть влияние вновь возникших за это время факторов и связей ввиду интенсивного развитая общественного хозяйства и потребностей общества Однако эффективность корректировки будет тем выше, чем более правильно в начале была намечена конечная цель и программа ее достижения.

Поскольку реализация решения больших проблем требует громадных материальных и трудовых ресурсов, то любые, даже не очень значительные ошибки, выявившиеся позднее из-за неполного учета комплексных связей, обходятся для общества довольно дорого. В то же время практика показывает резко возросшую опасность ошибок при решении комплексных проблем, несмотря на большую вооруженность науки. Это происходит от того, что при хорошем понимании комплексности проблемы можно не получить отдачи при ее решении из-за недостатка или неправильной оценки её возможностей.

Одним из наиболее перспективных научных направлений в области разработки методов решения комплексных проблем в настоящее время признан системный подход. Идеи системного подхода первоначально были использованы при разработке методологии принятия решения в области управления и разработки сложных технических устройств. Однако, дальнейшее развитие системного подхода показало также плодотворность его идей при решении важнейших проблем науки в области психологии, биологии и экологии. Это свидетельствует о значительной перспективности системного подхода во всех областях научных исследований. Приведем краткую характеристику основных понятий и принципов системного подхода. Согласно литературным источникам, под системным подходом следует понимать способ научного исследования и практического освоения сложноорганизованных объектов, при котором на первое место ставится не анализ составных частей объекта как таковых, а его характеристики как определенного целого, раскрытие механизмов, обеспечивающих целостность объекта. Следует отметить, что системный подход .рекомендуется применять там, где решение возникших проблем традиционными методами затруднено, либо невозможно.

Основополагающие применение системных принципов в исследовании является понятие "система'' и связанные с ним системные понятия (структура, иерархия, сложность, целенаправленность и др.). В современной литературе можно найти множество определений системы, каждое из которых отражает основные черты любой системы, или определенного класса систем. Система трактуется при этом, как совокупность элементов, определенным образом связанных между собой, и образующих некоторую целостность [2, 10, 13].

Основными понятиями системного подхода являются: система, структура, элемент, связность, целостность. Как правило, эти понятия имеют различные интерпретации в зависимости от конкретного типа решаемых задач, однако основные функции этих понятий при этом не меняются. Так, под системой понимается взаимосвязанное множество элементов, образующих целостность. Понятие структуры более узкое, чем системы, оно в большей мере отражает совокупность устойчивых элементов, но в меньшей степени характеризует их взаимосвязь, организацию и функционирование. Элементом системы считается такая ее часть, дальнейшее деление которой не вносит ничего нового в решение поставленной задачи и поэтому нецелесообразно. Связность характеризует организацию и функционирование системы, то есть обмен энергией, информацией, материалами, ресурсами и другими ценностями между элементами внутри системы. Наиболее принципиальным и характерным понятием является целостность. Это понятие выполняет невидную функцию, оно не столько определяет объект как систему, сколько ориентирует исследование. Понятие целостности ограничивает исследование только теми элементами и связями, которые являются существенными для решения поставленной проблемы. В целом методология системного подхода соответствует принятому в настоящее время программно-целевому методу организации решения проблем, дающему наибольшую эффективность. Так, традиционный метод предусматривал следующую последовательность действий при решении проблем:

• анализ состояния системы,

• оценка возможностей,

• формулировка целей.

При этом решение проблемы не выходило за пределы уже существующих рамок и поэтому было мало прогрессивным. Отличие метода программно-целевого планирования заключается в стремлении достигнуть необходимого, а не достижимого уровня, и хотя решение проблемы при этом ограничивается возможностями сегодняшнего дня, но не опирается на существующие формы организации, что способствует ускорению процесса. При этом последовательность действий выглядит следующим образом:

• определение цели;

• оценка возможностей;

• формулировка действий.

Программно-целевому подходу отвечают следующие принципы системного исследования. Принцип целостности обуславливает исследование такой системы, которая в той или иной мере обособлена от других и имеет специфические закономерности функционирования и развития. Этот принцип также определяет необходимость исследования системы с учетом ее реальных взаимосвязей с другими объектами.

Принцип сложности акцентирует тот факт, что внутренние процессы системы не могут однозначно определяться внешними воздействиями на нее. При этом чем сложнее система, тем в большей степени ее функционирование и изменения обусловлены внутренними процессами. Отсюда сложная система не может определяться как сумма составляющих ее элементов, если систему разделить на части, то это приведёт к потере её свойств. Наконец, принцип организованности требует учитывать структурную упорядоченность системы, при этом состояние и поведение элементов системы в значительной мере определяется их принадлежностью к целому и месту в структуре системы.

Вследствие этого ограничивается область возможных состояний и преобразований элементов и системы, поскольку изменение одного из элементов в определенной мере сказывается на состоянии других элементов.

Таким образом, системный подход предполагает разносторонний анализ объекта, который подчинён в конечном счете задаче синтеза многообразных его характеристик с целью наиболее эффективного достижения программной цели. При этом наиболее существенным является формирование нового стиля мышления, при котором существенно меняются его границы и рамки. Данный стиль мышления обуславливает формирование более широких подходов к принципам изучения возникающих проблем, а также считает необходимым обязательное привлечение науки. Если в начале XX века в мышлении было много компонентов от здравого смысла, не имеющих ничего общего с наукой, то теперь научный метод должен быть во главе, и ещё до возникновения проблемы считается, что её решить может только наука.

Однако практика показала, что не во всех случаях применение принципов системного подхода дает положительные результаты. В тоже время недооценка этих принципов также недопустима. Рассмотренные выше принципы и методологические основы системного подхода позволяют правильно оценить его возможности и способствовать его успешному применению при решении конкретных задач.

2.2 Системный анализ как методология решения проблем в области управления и создания новой техники

Отмеченные выше принципы системного подхода относятся к различным областям научного знания и отражают последние достижения в этой области. Однако применение системного подхода для решения определенных проблем, связанных с деятельностью предприятий, разработкой новой техники и технологии, получило широкое распространение начиная с 40-х годов. Здесь на основе системных принципов была выработана методология принятия конкретных решений в области управления решения сложных проблем хозяйственной, промышленной и конструкторской деятельности, которая получила наименование системного анализа. Следует отметить, что хотя для отдельных проблем каждый раз приходится заново создавать подходы к их решению, однако системный анализ рекомендует конкретные принципы и последовательность действий, общие для любых проблем, что повышает его значение для практической деятельности. В связи с этим методы системного анализа развивались и совершенствовались достаточно интенсивно и отражали закономерности, присущие практической деятельности. Сущность системного анализа кратко сводится к следующему [5].

Выше уже отмечалось усложнение проблем хозяйственной деятельности в настоящее время. Многие задачи не могут быть решены быстро, а требуют длительного времени и больших материальных затрат. Цена ошибки, даже самой незначительной, со временем резко возрастает, и может оказаться даже, что проделанная работа в целом не дала эффекта. В тоже время вероятности таких ошибок резко возросли ввиду большого количества возможных решений (альтернатив) данной хозяйственной или технической задачи, причем каждая из альтернатив обеспечивает определенное рациональное решение проблем. Поэтому требовались методы, позволяющие определенным образом оценивать эти альтернативы и выбирать для реализации наилучшие из них, исходя из принципа: «... только то, что необходимо для реализации программной цели и за минимальную стоимость». Для этого было необходимо анализировать сложные проблемы как целое; обеспечивать возможность рассмотрения многих альтернатив, каждая из которых описывалась большим числом переменных факторов; обеспечивать полноту каждой альтернативы; обеспечивать измеримость и последующую сравнимость альтернатив; отразить неопределенности, присущие каждой альтернативе ввиду значительной перспективы планирования работ на будущее.

Анализ показывает, что в этом случае процесс принятия решения приобретает исследовательский характер, все более приближающийся к научному методу. Так, для научного метода характерны следующие этапы: 1 - определение проблемы; 2 - установление целей; 3 - формулировка гипотез; 4 - сбор данных (экспериментальная проверка гипотез); 5 - классификация, анализ, интерпретация данных; 6 - выводы, обобщения.

Для принятия решений этапы процесса почти идентичны: 1 - ориентация, постановка проблем; 2 - подготовка, сбор данных; 3 - анализ, обработка, упорядочение информации; 4 - построение гипотез, выявление альтернатив на основе различных идей; 5 - вынашивание идей; 6 - синтез, объединение частей; 7 - проверка, оценка результатов. В целом системный анализ представляет собой методологию решения проблем, основанную на системном подходе. Однако в зарубежной практике системный анализ рассматривается также как методология построения организаций, реализующих методологию решения проблем. Поскольку эти аспекты получили широкое распространение, рассмотрим их подробнее.

В центре методологии системного анализа находится операция количественного сравнения альтернатив с целью выбора наилучшей, подлежащей реализации. Для количественной оценки с целью последующего сравнения альтернатив необходим учёт всех элементов альтернатив и их правильная оценка, то есть всесторонний учет всех обстоятельств. Выделяемое этим определение целостности называется полной системой. Таким образом, система есть то, что решает проблему. Критерием для отношения данного элемента к системе является его участие в процессе, приводящим к появлению выходного результата данной альтернативы. Отсюда понятие процесса становится центральным в системном анализе.

Система определяется заданием системных объектов, свойств и связей. Системные объекты - это вход, процесс, выход, обратная связь и ограничение [5].

Входом называется то, что изменяется при протекания данного процесса.. Во многих случаях компонентами входа являются "рабочий вход" (то, что "обрабатывается") и процессор (то, что "обрабатывает"). Выходом называется результат или конечное состояние процесса. Процесс переводит вход в выход в силу специфических свойств. Связь определяет следование процессов, то есть что выход некоторого процесса является входом определенного процесса. Всякий вход системы является выходом этой или другой системы, а всякий выход - входом. Выделить систему - значит указать все процессы, дающие данный выход. Искусственные системы это такие, элементы которых сделаны людьми, то есть являются выходом сознательно выполняемых процессов человека.

Во всякой искусственной системе существует три различных по своей роли подпроцесса: основной процесс, обратная связь и ограничение. Основной процесс преобразует вход в выход. Обратная связь выполняет ряд операций, основными из которых являются: сравнение выборки выхода с моделью выхода и выделение различия; выработка решения с целью устранения различия; формирования процесса ввода решения (вмешательства в процесс системы) и воздействие на процесс с целью сближения выхода и модели выхода Процесс ограничения возбуждается потребителем выхода системы, анализирующим ее выход. Этот процесс воздействует на вход и управление системы, обеспечивая соответствие выхода системы целям потребителя. Ограничение системы, принимаемое в результате процесса ограничения, отражается моделью выхода. Ограничение системы состоит из цели (функции) системы и принуждающих связей (качеств функции). Принуждающие связи должны быть совместимы с целью.

Всякая система состоит из подсистем. Граница системы определяется совокупностью входов от окружающей среды, под которой понимается совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.

Проблемой называется ситуация, характеризующая различием между необходимым (желаемым) выходом и существующим выходом. Выход является необходимым, если его отсутствие создает угрозу существованию или развитию системы.

Существующий выход обеспечивается существующей системой. Желаемый выход обеспечивается желаемой системой. Проблема есть разница между существующей и желаемой системой. Условие проблемы представляет существующую систему ("известное"). Требование представляет желаемую систему. Решение проблемы есть то, что заполняет промежуток между существующей и желаемой системой. Система, заполняющая промежуток, является объектом конструирования и называется решением проблемы [5].

Процесс решения представляет собой конструирование, оценку и отбор альтернатив систем по критериям стоимости, времени, эффективности и риска с учетом отношений между предельными значениями приращений этих величин (маргинальных отношений). Выбор границ этого процесса определяется условием, целью и возможностями его реализациями. Наиболее адекватное построение этого процесса предполагает всестороннее использование эвристических заключений в рамках жестко установленной (постулированной) структуры методологии.

Применение системного анализа на практике может происходить в двух ситуациях: при появлении новой проблемы или при появлении новой возможности, найденной вне непосредственной связи с данным кругом проблемы. Решение проблемы в ситуации новой проблемы проводится по следующим основным этапам: обнаружение проблемы; оценка ее актуальности; определение целей и принуждающих связей; определение критериев; вскрытие структуры существующей системы; определение дефектных элементов существующей системы, ограничивающих получение заданного выхода, оценка веса их влияния на определяемые критериями выхода системы; определение структуры для построения набора альтернатив; построение набора альтернатив; оценка альтернатив, выбор альтернатив для реализации; определение процесса реализации; согласование найденного решения; реализация решения; оценка результатов реализации решения.

Реализация новой возможности происходит другим путем. Использование данной возможности в данной области зависит от наличия в ней или смежных областях актуальной проблемы, нуждающейся для своего разрешения в такой возможности. Развитие науки и техники приводит к тому, что возникновение ситуации новой возможности становится заурядным явлением. Это требует серьезного анализа ситуации при появлении новой возможности. Возможность утилизируется, если лучшая альтернатива включает в себя эту возможность. В противном случае возможность может остаться неиспользованной [5].

Несвоевременное, расточительное решение или обострение проблемы и возникающие, как, следствие, потери, свидетельствуют о том, что Механизм контроля состояния системы, в которой возникла проблема, выработки и реализации необходимых решений работает неудовлетворительно. Но неудовлетворительная работа этого механизма означает неудовлетворительную работу организации, реализующих этот механизм. Улучшение его работы может быть достигнуто улучшением выполнения функций решения проблем, предусматриваемым системным анализом. Для этого необходимо рассматривать организацию не как структуру подчинения с установленными или сложившимися отношениями, а как процесс решения проблемы. Такой подход позволяет рассматривать организацию как систему, а для ее описания, изучения и улучшения использовать концептуальный аппарат системного анализа. Для оценки альтернатив конструкций организационных систем используются критерии измеримости, эффективности, надежности, оптимальности и стабильности. Измеримость - способность систем измерить свои характеристики. Эффективность - возможность решать проблему с помощью данной системы. Иметь решение, которое оптимально, но не измеримо и не эффективно - бессмысленно.

2.3 Пример применения системного анализа для разработки требований созданию перспективного варианта системы обслуживания и ремонта автомобилей на АТП

Водитель должен обеспечить наибольшую безопасную скорость перевозки груза с учетом конструктивных особенностей автомобиля и дорожных условий. Система поддержания автомобиля в работоспособном состоянии должна обеспечивать своевременное и качественное восстановление автомобиля с целью увеличения времени его исправной эксплуатации при наименьших затратах на ремонт.

Водитель в зависимости от дорожных условий воздействует на автомобиль, корректируя его перемещение по дороге. В свою очередь конструкция и состояние автомобиля также зависит от дорожных условий. На систему поддержания работоспособности автомобиля оказывают влияние: дорожные условия (затраты на ремонт при этом могут изменяться в 2...3 раза); водитель (от качества вождения затраты на ремонт меняются в 1.5...2 раза); конструкция и надежность самого автомобиля. В свою очередь состояние автомобиля и его способность осуществлять транспортный процесс зависит от системы поддержания работоспособного состояния [2].

Для пояснения детальной сущности системы проведем ее функционально-ориентировочное описание, которое определяет: "что", какие сущности, какие действия и какие связи. Согласно рекомендациям системного анализа [5], функциональная форма системы должна включать элементы, показанные на рис. 12.

Рис. 12. Представление системы «Автомобильный транспорт» в функциональной форме

Для рассматриваемой нами системы "Автомобильный транспорт" управление будет заключаться в таком воздействии на систему, при котором она возбуждается для выполнения своих целей, то есть, чтобы обеспечить требуемые перевозки грузов и пассажиров. Управление должно учитывать требования, налагаемые системным потребителем (государством) в виде следующих ограничений: процесс перевозки должен иметь наибольшую эффективность и наименьшую себестоимость, а также должен исключать травматизм людей, повреждение материальных ценностей и ухудшения состояния природной среды вследствие высоких скоростей движения и физико-химических процессов получения энергии для движения [2]. Отсюда процесс системы - это перевозка грузов и пассажиров в соответствии с требованиями управления и ограничения. Вход системы состоит из грузов, пассажиров, автомобилей, водителей, дороги и системы поддерживания работоспособности автомобилей. На выходе системы будут: объем перевозок, стоимость перевозок (время доставки грузов), травматизм людей, повреждение грузов и других материальных ценностей, ухудшение состояния природной среды.

Важным элементом системы является обратная связь, целью которой является управление. Обратная связь есть функция подсистемы, сравнивающая выход системы с критериями, устанавливаемых системным потребителем (покупателем). Управление определяется как такое состояние системы, когда она находится под контролем. Единственное назначение подсистем обратной связи - изменение идущего процесса с целью достижения или сохранности управления [5]. В нашем случае обратная связь осуществляет контроль производительности автомобиля, объема перевозок, времени перевозок, их стоимости, степени повреждения материальных ценностей и ухудшения состояния природной среды [2].

Следующим этапом системного анализа является операционное описание системы (рис. 13), позволяющее объяснить, каким образом системы действуют при установленных функциональных ограничениях.

Рис. 13. Представление системы «Автомобильный транспорт» в операционной системе

Здесь процессором является организация, осуществляющая перевозку грузов; целью управления является обеспечить наибольший объем перевозки грузов и пассажиров с наименьшими затратами; ограничения те же, что и при описании системы в функциональной форме. Входом системы являются грузы, автомобиля, водители, дорожные условия, система поддержания работоспособности автомобиля; выходом - объем перевозок, стоимость перевозок, аварии автомобилей и травматизм людей, ухудшение состояния природной среды. В соответствии с выходом обратная связь воздействует на вход с целью сохранения или улучшения действия системы, в форме, обеспечивающей сохранение желаемого действия системы. В нашем случае, исходя из технико-экономического анализа работы автомобилей и того обстоятельства, что потребность в перевозке грузов превышает возможность транспорта, формой воздействия будут являться:

*изменение интенсивности использования автомобиля (время в наряде); *изменение скорости движения в зависимости от состояния дороги;

*изменения скорости движения в зависимости от состояния автомобиля; *изменение времени простоя автомобилей в ремонтах и их стоимости за счет улучшения системы поддерживания автомобиля в работоспособном состоянии [3].

При этом первое и третье воздействие практически сильно зависят от последнего, поскольку время в наряде автомобиля ограничивается временем, необходимым на выполнение его ремонтов (коэффициент использования автомобилей длительное время находился на уровне 05-0.7 [3]), а скорость движения автомобиля, исходя из требований безопасности, значительно снижается в зависимости от качества ремонта. Согласно статистике [3], до 25% аварий могут происходить из-за неисправного технического состояния автомобилей. Таким образом, исходя из анализа, наиболее дефектным элементом рассматриваемой нами системы автомобильного транспорта является подсистема поддерживания автомобиля в работоспособном состоянии, и следует рассмотреть возможные альтернативы ее улучшения [5]. Вопросы улучшения организации перевозок и строительства дорог имеют при этом самостоятельное значение, не оказывающих существенного влияния на решение поставленной задачи.

На рис. 14 показана существующая в настоящее время структура этой подсистемы [2]. Здесь техническое состояние имеет определенные закономерности изменения в зависимости от конструкции и надежности автомобиля, дорожных условий и квалификации водителей. Восстановление технического состояния производится под воздействием определенной стратегии (системы правил), назначением которой является: контроль за техническим состоянием автомобиля; определение рационального объема и режима работ по ремонту и обслуживанию с учетом существующих технических возможностей; определение наивыгоднейшей политики в области восстановления автомобиля с учетом реальных возможностей. Восстановление технического состояния автомобиля производится силами производственных рабочих, выполняющих требуемые операции по контролю, ремонту и обслуживанию. Производственные здания и оборудования обеспечивают возможность качественного выполнения требуемых операций производственными рабочими. И рабочие, и здания, и оборудование находятся под воздействием стратегии.

Рис. 14. Структура подсистемы поддержания автомобиля в работоспособном состоянии

Для выявления дефектных элементов представим подсистему поддержания работоспособности автомобиля виде закрытой системы в операционной форме по схеме рис. 13. Здесь процессором является техническая служба автотранспортной организации. Цель управления - обеспечить поддержание автомобиля в технически исправном состоянии при наименьших потерях времени на ремонт и обслуживание и их низкой стоимости. Ограничениями системы являются: не допускать травматизма людей, повреждения материальных ценностей и перерасходов материальных и трудовых ресурсов, ухудшения воздушного бассейна по причине эксплуатации автомобиля с неисправностями узлов ОБД и систем, приводящих в повышению токсичности выхлопа. Входом системы являются: техническое состояние автомобиля и закономерности его применения по времени, стратегия поддержания работоспособности, производственные здания и оборудование, производственные рабочие, водители. На выходе системы получается: качество восстановления технического состояния; время, затраченное на ремонт и обслуживание; затраты на ремонт и обслуживание; непроизводительные простои водителей. В качестве формы воздействий, которые могут быть непосредственно выработаны обратной связью при существующей в настоящее время ситуации, являются следующие: изменение системы выявления неисправностей автомобилей, поступающих в обслуживание; изменение системы контроля за качеством выполнения обслуживания и ремонта; изменение количества производственных рабочих, площадей и оборудования; изменение политики использования трудовых ресурсов водителей; изменение стратегии поддержания автомобиля в работоспособном состоянии [2].

Однако рассмотрение указанных воздействий показывает, что чисто механическое выполнение некоторых из них приводит к противоречию и не улучшает работу рассматриваемой системы в целом. Так, введение в действующую в настоящее время систему планово-предупредительного ремонта обслуживания автомобиля стационарной диагностики позволяет выявлять все неисправности автомобиля, поступающих в обслуживание, и за счет этого планировать наиболее рациональный технологический процесс ремонта и обслуживания с наименьшими трудовыми и материальными затратами [2]. Кроме того, стационарная диагностика позволяет также контролировать качество выполнения ремонта и обслуживания и практически исключить выход автомобилей на линию после них в неисправном состоянии. Однако ввиду плановости автомобиль поступает на обслуживание уже с некоторым количеством накопленных неисправностей ввиду случайного, вероятностного характера их возникновения, и таким образом неизбежно некоторое время эксплуатируется с не устраненными неисправностями [2]. Для снижения вероятности аварий вследствие этого необходимо уменьшить резким (период) обслуживания, но при этом увеличивается его стоимость ввиду преждевременного выполнения работ и непроизводительных потерь времени.

Снижение времени простоя автомобиля в ремонте и обслуживании возможно за счет увеличения количества производственных рабочих и площадей. Практика показывает, что хотя затраты на ремонт при этом возрастают, но издержки окупаются повышением эффективности транспортного процесса. Однако если оснащенность помещениями в настоящее время все более увеличивается, то количество производственных рабочих все время сокращается. По отдельным предприятиям их нехватка составляет 20...30%, а в ближайшей перспективе станет ещё большей. Это происходит потому, что специальность авторемонтника как в нашей стране (в первую очередь по отечественным автомобилям старого производства), так и за рубежом теряет популярность, поскольку все в большей степени не соответствует возросшему культурному уровню общественного производства. Поэтому в целом указанная рекомендация не может улучшить работу системы, а наоборот, ориентация на нее приведет все к большему рассогласованию. Это правомерно также в том отношении, что на перспективу свыше 95% автомобилей будут эксплуатироваться вне крупных предприятий, имеющих хорошую производственную базу, и реализация указанных рекомендаций им практически не поможет.

Естественно, что нехватка производственных рабочих приводит все в большей степени к привлечению водителей к выполнению операций по ремонту и обслуживанию. Хотя такай тенденция подвергается постоянной критике ввиду непроизводительного использования труда водителей, она имеет ряд положительных моментов. Прежде всего, попытка использовать водителей во время ремонта "их" автомобилей для управления другими машинами не дает положительного эффекта. При этом нарушается "личной контакт" водителя со своим транспортным средством, который, в отличие от авиации, железнодорожного транспорта и т.д., имеет большое значение для эффективного использования автомобиля. Поэтому водитель обычно, не считаясь с затратами труда и потере времени, старается любыми средствами скорее восстановить свой автомобиль, в работе которого он лично заинтересован и "особенности характера” которого достаточно изучил. Поэтому на водителей приходилось от 8-ми до 20-ти процентов фонда зарплаты на ремонт. Практика показывает, что имеется много операций, особенно по мелким ремонтам и регулировкам, которые водитель может выполнять достаточно хорошо. Сюда относятся: почти все операции ЕО, около 70% операций ТО-1, 50% операций ТО-2 и не менее 20% операций ТР. С повышением уровня надежности и долговечности автомобилей своевременное выполнение таких операций приобретает все большее значение и даже может стать решающим для поддержания работоспособности автомобиля, поскольку трудоемкие работы по ремонту двигателя, трансмиссии и т.д. становятся более редкими или исчезают совсем. Так, даже по несколько устаревшим данным, более 50% всех отказов в эксплуатации бензинового автомобиля средней грузоподъёмности приходились на системы питания, электрооборудования, тормоза и рулевое управление, которые легко могут быть устранены водителем не только в стационарных, но и даже и в дорожных условиях. Тем не менее, труд водителя все же находит ограниченное применение при обслуживании и ремонте, поскольку ввиду вероятностных процессов "старения" автомобиля водитель не знает, какие операции, когда и в какой последовательности надо выполнять. Для этого необходима постановка автомобиля в производственные помещения для обслуживания и ремонта и привлечения труда производственных рабочих, оснащенных соответствующим оборудованием для качественного выполнения операций или в какой-то мере компенсирующих его недостаточность высокой профессиональной квалификацией. Поэтому рекомендации по увеличению использования трудовых ресурсов водителей в процессе ремонта при существующей системе также не улучшает ее работу.

В силу описанных выше обстоятельств существенное значение приобретает рекомендации по выработке новой стратегии поддержания автомобиля в работоспособном состоянии, свободной от намеченных недостатков и удовлетворяющей программной цели системы "Автомобильный транспорт". Разработка такой стратегии представляет собой проблему, которую необходимо решить. С позиции системного анализа проблема определяется как ситуация, у которой есть два состояния: одно называется существующим, а другое - предлагаемым. Существующее состояние представляется существующей системой, предлагаемое - гипотетической (желательной) или предлагаемой системой. В каждом состоянии есть набор объектов, свойств и связей, объединенных в процессе и представляющих собой систему. Чтобы перейти от существующего состояния к предлагаемому, существующий набор объектов, свойств и связей должен быть изменен.

Проблема характеризуется содержащимся в ней неизвестным, которое определяется как количество, подлежащее нахождению, и условием. Известное определяется как количество, значение которого установлено. Существующее состояние может содержать известное и неизвестное, которое не препятствует способности системы функционировать. Существующая система может идеально работать, но не удовлетворять ограничению, не обеспечивать достижения программной цели. Определение целей может быть дано только в терминах требований к системе. Требования к системам устанавливаются с помощью условия, которое определяет объекты и свойства в надлежащих связях. Все эти элементы показаны на схеме рис. 15.

Рис. 15. Структура системы решения проблемы на основе перехода от существующего к желаемому состоянию

Условие, требования к системе и цели фиксируются покупателем системы. Условия являются основанием для последующих решений относительно содержания требований к системе: Требования к системе есть средство фиксации однозначных утверждений, определяющих цель. Цели могут быть определены в терминах желаемого состояния. Цели и желаемое состояние для данного набора требований к системе могут полностью совпадать. При различии цели представляют желаемую систему. Промежуток между существующей и желаемой системами образует то, что называется проблемой.

В соответствии со схемой рис. 15, сформулируем требования к новой стратегии содержания автомобилей в работоспособном состоянии как системы. Здесь входами существующей системы являются закономерности изменения технического состояния автомобиля стратегия обслуживания и ремонта, производственные здания и оборудование, производственные рабочие, водители Процессом является восстановление технического состояния автомобиля, на выходе которого будет качество восстановления, время восстановления затраты на восстановление, не производительные простои водителей.

Целью желаемой системы является: исключить эксплуатацию автомобилей с неисправностями свести к минимуму простои автомобилей в ремонту их стоимость и непроизводительные простои водителей. Условие, определяющее объекты я свойства системы будет следующим: техническое состояние автомобиля выявляется в режиме, (непрерывном или периодичном), исключающим запоздалое обнаружение неисправностей, затраты на контроль равны нулю или не существенна восстановление технического состояния и контроль за его качеством производится в условиях автотранспортной организации путем использования ее людских и производственных ресурсов. Отсюда требования к системе будут следующими обеспечить своевременность постановки автомобилей в обслуживание и ремонт по фактическому техническому состоянию; обеспечить минимум трудовых и материальные затрат на ремонт и обслуживание; обеспечить минимум потерь производительности перевозок от простоев автомобилей в ремонте; обеспечить эффективный контроль за качеством восстановления автомобиля; снизить до минимума непроизводительные простои водителей путем их эффективного использования для целей ремонта и обслуживания.

Решение поставленной проблемы устанавливает; каким образом будет заполнен промежуток межу существующим и желаемым состоянием Решение может быть полным или частным. Хотя частное решение является полезным предполагается, что полное решение более желательно, так как частное решение монет быть нежизненным Поэтому прение всего надо пытаться найти полное решение, а если оно не может быть получен то искать частное. Следующие критерии позволяют судить о решении проблемы

1 Решение должно определять действие; чтобы изменить характеристики системы требуется определенный вход

2 Должно быть видно, что решение является результатом систематического проведения частичного или полного анализа

3. Решение должно приближаться по мере или степени к проблеме, которой оно адресовано; изменения в виде могут сопровождаться изменениями в ограничении

4. Решение должно быть пропорционально по своему размеру проблеме и иметь сложность не больше, чем сама проблема: решения должны быть необходимым и достаточными, иметь минимум избыточности и не с одержать противоречий

5. Частное решение должно быть согласовано с полным решением противоречие с частями проблемы не позволит образовывать жизненное решение.

6. Для каждого частного или полного решений должны быть проведены проверка жизненности и проверка предпочтения: проверка жизненности является последним арбитром принятия решения или его исключения; проверка предпочтения с помощью критериев эффективности времени или стоимости должна быть применена как мера сравнения.

С учетом описанных выше критериев и установленных требований к системе можно приступить к непосредственному решению проблемы. Системный анализ предусматривает при этом рассмотрение следующих пяти элементов: 1 - цель (выбор политики); 2- альтернативы (способы достижения цели); 3 - затраты; 4- модель, дающую упрощенное представление о процессах реального мира; 5 - критерии, дающие возможность оценки альтернатив и расположения их в определенном порядка.

Процесс решения проблемы в основном происходит в три стадии 1 - формулирование проблемы; элементы анализам 2 - сбор информации и разработка альтернатив; 3 - оценка альтернатив.

Наиболее важной стадией является формулирование проблемы. В системном анализе многократно подчеркивается, что успешное формулирование может быть равносильно "половине" решение проблемы Формулирование проблемы предусматривает, определение цели подлежащей достижению; принуждающих связей которые ограничивают и описывают; как цель должна быть достигнута; и ограничений, представляющих собой сумму правил, ограничений и руководящих принципов, определяют их границу проблемы. Залогом успешного формулирования проблемы является предварительная работа по вскрытию существа проблему, которая должна проводиться в следующем направлении:

1. Собрать и проанализировать часть данных проблемы, которые представляют недостатки системы

2. Собрать и проанализировать ту часть данных, которая представляет собой перемещающуюся удовлетворительную работу системы

3. Описать и проанализировать подсистему, которая прямо порождает данные проблемы

4. Найти обратную связь, которая дает возможность судить об отклонении, величине ошибки или недостатке системы

5. Постараться связать объекты и свойства подсистемы в соответствии с их очередной; логической или причинной связью.

6. Постараться представить полную систему, в которой данная проблема является только частью.

7. Постараться связать между собой полную систему, относящиеся к делу подсистемы и проблему как она определена.

Наш анализ в этих рекомендуемых семи направлениях позволяет достаточно надежно сформулировать проблему и наметить возможные альтернативы ее решения. Альтернативы представляют собой набор объектов свойств и связей, взятых как целое. Оценка альтернатив является средством отбора решений или целей. Альтернативы могут иметь или не иметь количественно определенные аспекты Наличие альтернатив предполагает способность сделать выбор между двумя или более приемлемыми решениями Содержанием альтернатив являются условия, при которых может быть сделан выбор. Выбор или измерение альтернатив производится на основании критерия (по времени стоимости, эффективности риска), который является стандартом для вынесения суждения об относительной выгоде выбора.